被动源转换波逆时偏移和角度域共成像点道集的提取

发布时间：2020-04-02 06:46

【摘要】：地下结构的揭示(包括全球尺度和区域尺度)是地震学研究的重点和热点问题。接收函数因其简单实用的特性一直是研究的热点,但由于其原理是基于远震平面波近垂直出射和水平层假设,所以并不适用于复杂结构成像;而勘探地震学中的叠前深度波动方程偏移可用于复杂结构成像,但叠前深度偏移要求速度场比较准确才可以得到准确的地下结构的像,勘探上通常采用偏移速度分析(MVA)来进行速度场的构建,进而得到准确的地下结构的像。本文实现了被动源转换波逆时偏移(PS-RTM),对比了其在两种成像条件对透射转换波数据的成像差异;采用极性矫正的标量成像条件进行偏移,实现台站下方结构进行精细刻画。但叠前深度偏移对速度场要求较高,因此我们发展了被动源转换波角度域共成像点道集(CIG)的提取方法(包括波前矢量法,局部平面波法和局部移位法)用来实现被动源转换波偏移速度分析。为了探究基于道集拉平的被动源转换波速度分析可行性,我们测试了被动源转换波共成像点道集对不同纵横波速误差的响应:当P波或S波速度偏大时,CIG上翘,速度偏小时,CIG下弯,其变化趋势与主动源转换波情况相反。而当P波和S波一个速度偏大,另外一个速度偏小时,CIG也有可能呈现平的状态。因此基于道集拉平的被动源转换波速度分析同时反演纵横波速度并不可靠,故本文引入纵横波速度比作为先验信息来约束反演。在求解反问题时,利用互相关自动拾取共成像点道集上的深度残差,定义共成像点道集上的深度残差的最小二范数作为目标函数。为方便目标函数对速度的梯度推导,建立中间函数将共成像点道集上的残差与偏移速度联系起来,然后利用伴随状态法求解反问题。其中利用弹性波散射公式分别计算得到目标函数对纵横波偏移速度的梯度,然后将对应位置处拾取的深度残差通过梯度反投影到偏移速度上,利用线性搜索中抛物线拟合得到的最优步长,利用最速下降法迭代更新偏移速度。本文的方法实现不需要震源信息,可利用天然地震、微地震、诱发地震或人工震源进行速度建模,速度模型可用于偏移成像(莫霍面和强速度间断面)或震源定位(天然地震、微地震和诱发地震)。经过被动源偏移速度分析得到的纵横波速度场也可以作为弹性波全波形反演的初始速度模型,实现结构的精细刻画。
【图文】：

Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｐｒｅ－ｓｔａｃｋ邋ｄｅｐｔｈ邋ｍｉｇｒａｔｉｏｎ邋ＶＳ邋ｒｅｃｅｉｖｅｒ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ逡逑在接收函数方法中，假设界面是水平层状，所以来自于同一台站的直达波和逡逑转换波的到时差被用来计算得到界面的深度，如图２．１所示，所以当时地下模型逡逑出现起伏时，尤其是地形复杂时，成像效果无法得到保证。逡逑弹性波成像原理可用图２．２来表示。地面地震时，ｉＰ为一次反射ＰＰ，邋ｉＳ为逡逑转换波ＰＳ；远震平面Ｐ波从界面下方入射时，ｉＰ为直达Ｐ波ｐＰ，ｉＳ为转换Ｓ波逡逑ｐＳ。在被动源转换波逆时偏移中，我们将检波器端的波场记录的纵横波进行反传，逡逑重构纵横波场，并利用成像条件使其在发生波转换的位置处成像。逡逑４逡逑

逦▲逡逑ｉ＾ＱＦ＾ｎ逡逑图２－１叠前深度偏移ＶＳ接收函数（Ｓｈａｎｇｅｔａｌ．，２０１７）逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｐｒｅ－ｓｔａｃｋ邋ｄｅｐｔｈ邋ｍｉｇｒａｔｉｏｎ邋ＶＳ邋ｒｅｃｅｉｖｅｒ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ逡逑在接收函数方法中，假设界面是水平层状，所以来自于同一台站的直达波和逡逑转换波的到时差被用来计算得到界面的深度，如图２．１所示，所以当时地下模型逡逑出现起伏时，尤其是地形复杂时，成像效果无法得到保证。逡逑弹性波成像原理可用图２．２来表示。地面地震时，ｉＰ为一次反射ＰＰ，邋ｉＳ为逡逑转换波ＰＳ；远震平面Ｐ波从界面下方入射时，，ｉＰ为直达Ｐ波ｐＰ，ｉＳ为转换Ｓ波逡逑ｐＳ。在被动源转换波逆时偏移中，我们将检波器端的波场记录的纵横波进行反传，逡逑重构纵横波场，并利用成像条件使其在发生波转换的位置处成像。逡逑４逡逑
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P631.4

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本文编号：2611610